DE3809848A1 - Load control device for motor vehicles - Google Patents

Load control device for motor vehicles

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Abstract

The invention relates to a load control device for motor vehicles with internal combustion engines, with a first control element (2), actuatable by the vehicle driver, and a second control element (10), influencing the operating condition of the engine, a reference input element (1), which acts by way of a control unit (5) on the second control element having an actual value sensing device (7), being assigned to the first control element. So that the load control device exhibits an optimum control characteristic in a control system of small overall dimensions and simple construction, it is proposed, according to the invention, that the second control element be designed as a pneumatically acting control element (10) and that the reference input element (1) electrically trigger the control unit (5) and the control unit (5) a current pressure transducer (17), connected to a pressure feed unit (19), which transducer is connected by way of a pressure line (16) to the pneumatic control element (10). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Lastregeleinrichtung für Kraft­ fahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen, mit einem vom Fahr­ zeugführer betätigbaren ersten Stellglied und einem den Be­ triebszustand der Maschine beeinflussenden zweiten Stellglied, wobei dem ersten Stellglied ein Sollwertgeber zugeordnet ist, der über einen Regler auf das eine Istwert-Erfassungseinrich­ tung aufweisende zweite Stellglied einwirkt.The invention relates to a load control device for force vehicles with internal combustion engines, with one from driving witness actuatable first actuator and a Be operating state of the machine influencing the second actuator, a setpoint generator being assigned to the first actuator, via a controller to the one actual value acquisition device device acting second actuator acts.

Bei einer derartigen, aus der Praxis bekannten Lastregelein­ richtung wird das erste Stellglied durch das Gaspedal des Fahrzeuges dargestellt, das elektrisch mit dem als elektri­ scher Stellmotor ausgebildeten zweiten Stellglied verbunden ist, ohne das es damit der Verwendung mechanischer Verbin­ dungselemente zwischen den beiden Stellgliedern bedarf. Ob­ wohl sich die bekannte Lastregeleinrichtung in der Praxis bewehrt hat, bedingt doch die Verwendung eines elektrischen Stellmotores einige Nachteile. So ist der vom Stellmotor be­ nötigte Platz bedingt durch die vorgegebenen Abmessungen des Motors und des zur Erzielung minimaler Stellwege erforder­ lichen Untersetzungsgetriebes groß. Andererseits muß grund­ sätzlich gewährleistet sein, daß beim Ausfall des elektrischen Systems das zweite Stellglied automatisch in die der nicht be­ tätigten Stellung des ersten Stellgliedes entsprechende Aus­ gangsposition überführt wird. Dies geschieht in aller Regel mittels einer direkt oder indirekt auf das zweite Stellglied einwirkenden Rückstellfeder, die entsprechend stark dimensioniert sein muß, um eine Rückstellbewegung sowohl des Motors als auch des Getriebes zu gewährleisten. Die Folge davon ist, daß der elektrische Stellmotor entsprechend stark dimensio­ niert sein muß, was auf den üblichen Regelfall bezogen eine Überdimensionierung darstellt und beim Aufregeln entgegen der Kraft der Rückstellfeder zu erhöhten Regelzeiten führt, entsprechendes gilt für den Abregelvorgang aufgrund der gro­ ßen zu bewegenden Massen des elektrischen Stellmotors des Getriebes.With such a load control known from practice direction is the first actuator by the accelerator pedal Shown vehicle, the electrically with the as electri Shear servomotor trained second actuator connected is without using mechanical connection needs elements between the two actuators. Whether well-known load control device in practice has reinforced, requires the use of an electric Actuator some disadvantages. So that is from the servomotor required space due to the given dimensions of the Motor and the required to achieve minimal travel large reduction gear. On the other hand, must be additionally guaranteed that in the event of failure of the electrical Systems the second actuator automatically into that of the not be made position of the first actuator corresponding off gear position is transferred. This usually happens by means of a directly or indirectly on the second actuator acting return spring, which is dimensioned accordingly strong  must be to reset both the motor and to ensure the transmission. The consequence of this is that the electric servomotor correspondingly strongly dimensio must be kidneyed, which related to the usual rule one Oversizing represents and opposes when adjusting the force of the return spring leads to increased control times, the same applies to the curtailment process due to the large to move masses of the electric servomotor of the Gearbox.

Aus der Praxis sind schließlich pneumatische Stellglieder bekannt, die bei Kraftfahrzeugen aber nicht im Sinne einer Einrichtung zur Lastregelung unter Verwendung zweier zusam­ menwirkender Stellglieder, die auf einer Positionsregelung beruhen, Verwendung finden. So ist es bekannt, eine zuschalt­ bare, automatische Geschwindigkeitsregelung vorzusehen, die unter Zuhilfenahme eines pneumatischen Stellgliedes erfolgt, das an den Unterdruck des Saugrohres der Verbrennungskraft­ maschine angeschlossen ist.After all, pneumatic actuators are practical known, but not in the sense of a motor vehicle Load control device using two together menu-acting actuators based on a position control based, find use. So it is known to connect one bare, automatic speed control to provide the with the help of a pneumatic actuator, that to the negative pressure of the intake manifold of the combustion power machine is connected.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Lastregeleinrich­ tung der genannten Art zu schaffen, die ein optimales Regel­ verhalten bei geringer Baugröße und einfachem Aufbau des Regelsystems ermöglicht.It is an object of the present invention, a load control device tion of the type mentioned to create an optimal rule behave with small size and simple construction of the Control system enables.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß das zweite Stellglied als pneumatisch wirkendes Stellglied ausge­ bildet ist und der Sollwertgeber den Regler und der Regler einen in Verbindung mit einer Druckversorgungseinheit stehen­ den Strom-Druck-Wandler elektrisch ansteuert, der über eine Druckleitung mit dem pneumatischen Stellglied verbunden ist.The object is achieved in that the second actuator as a pneumatically acting actuator forms and the setpoint generator the controller and the controller one are connected to a pressure supply unit electrically controls the current-pressure converter, which via a Pressure line is connected to the pneumatic actuator.

Durch die Ausbildung des zweiten Stellgliedes als pneumatisch­ wirkendes Stellglied kann die Masse dieses Stellgliedes wesentlich reduziert werden, da einerseits auf ein Getriebe vollständig verzichtet werden kann und abgesehen hiervon bereits die Masse des pneumatisch wirkenden Stellgliedes ge­ ringer ist als die eines elektrischen Stellmotors. By designing the second actuator as pneumatic Acting actuator can be the mass of this actuator can be significantly reduced because on the one hand on a gearbox can be completely dispensed with and apart from this already the mass of the pneumatically acting actuator ge is ringer than that of an electric servomotor.  

Zweckmäßig sollte das pneumatische Stellglied ein einseitig vom Stelldruck beaufschlagtes Stellelement aufweisen, mit mindestens einer gegen den Stelldruck auf das Stellelement einwirkenden Rückstellfeder, wobei die durch den Stelldruck auf die wirksam beaufschlagbare Fläche des Stellelementes aufbringbare Maximalkraft geringfügig größer ist als die maximale Rückstellkraft der Rückstellfeder. Aufgrund der ge­ ringen Masse des pneumatischen Stellgliedes kann die Rückstell­ feder wesentlich schwächer dimensioniert werden als eine ent­ sprechende bei elektromotorischen Stellgliedern Verwendung findende, womit sich zwangsläufig das pneumatische Stellglied infolge der kurzen Stellwege des über den Strom-Druck-Wandler beaufschlagten Stellelementes optimal regeln läßt.The pneumatic actuator should expediently be one-sided Have actuating element acted upon by the signal pressure, with at least one against the signal pressure on the control element acting return spring, the by the signal pressure on the effective surface of the actuator maximum force that can be applied is slightly greater than that maximum return force of the return spring. Due to the ge wrestle mass of the pneumatic actuator can reset spring are dimensioned much weaker than an ent speaking use in electromotive actuators finding, which is inevitably the pneumatic actuator due to the short travel of the current-pressure converter optimally acted upon actuator.

Prinzipiell kann das pneumatische Stellglied beliebig ausge­ führt sein, beispielsweise als Stellzylinder. Es wird jedoch als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das pneumatische Stellglied eine Membran umfaßt, die über ein Gestänge mit einem den Betriebszustand der Maschine beeinflußbaren Element, insbesondere dem Regelhebel einer Einspritzpumpe, der Drossel­ klappe oder dgl. in Wirkverbindung steht. Die Verwendung einer Membran beinhaltet den Vorteil einer besonders geringen Masse, was zu einer weiteren Verbesserung der Regelgüte führt und gerade unter Berücksichtigung der Tatsache, daß es sich bei dem Wirkmedium um ein kompressibles Gas handelt, von großer Bedeutung ist. Abgesehen davon handelt es sich bei einer Membran um ein reibungsarm bewegbares Element, das sehr leicht­ gewichtig ausgebildet sein kann, beispielsweise in Art einer Siliconmembran, die gegebenenfalls in einer Kunststoffdose gehalten sein kann. Schließlich stellt eine Membran ein ge­ genüber der Anregung durch die Verbrennungskraftmaschine recht schwingungsunfähiges Bauteil dar, im Gegensatz zu einem elektrischen Stellmotor.In principle, the pneumatic actuator can be any leads, for example as an actuating cylinder. However, it will regarded as particularly advantageous if the pneumatic Actuator comprises a membrane that has a linkage with an element that can influence the operating state of the machine, in particular the control lever of an injection pump, the throttle flap or the like is in operative connection. The use of a Membrane has the advantage of a particularly low mass, which leads to a further improvement in the control quality and taking into account the fact that it is the active medium is a compressible gas, large Meaning is. Apart from that, it is a Membrane around a low-friction movable element that is very light can be designed to be weighty, for example in the manner of a Silicone membrane, optionally in a plastic can can be held. Finally, a membrane sets a ge compared to the excitation by the internal combustion engine quite vibration-resistant component, in contrast to one electric actuator.

Vorteilhaft ist der Strom-Druck-Wandler mit einer Unterdruck­ pumpe verbunden, die beispielsweise die Unterdruckpumpe für den Bremskraftverstärker des Fahrzeuges sein kann. In den Regler wird der jeweils ermittelte Soll- und Istwert einge­ geben und entsprechend dem Regelbedarf der Strom-Druck- Wandler über einen Stellstrom vom Regler angesteuert. Die Unterdruckpumpe erzeugt beim Öffnen der Verbindung zum pneu­ matischen Stellelement im Wandler einen Stelldruck, der die Membran im pneumatischen Stellelement entgegen der Kraft der Rückstellfeder ansaugt und den Regelhebel der Einspritzpumpe, der Drosselklappe und dgl. im Sinne des vorgegebenen Soll­ wertes aufregelnd verstellt. Um gerade den Abregelvorgang zeitlich zu optimieren, sollte die einseitig druckbeauf­ schlagte Membran auf ihrer dem Stelldruck abgewandten Seite mit der Atmosphäre verbunden sein. Zum Abregeln wird der Wandler an Atmosphäre gelegt, so daß beidseitig der Membran gleiche Druckbedingungen herrschen und die Rückstellfeder die Membran ohne nennenswerte Gegenkräfte in ihre Ausgangs­ stellung zurückziehen kann.The current-pressure converter with a negative pressure is advantageous pump connected, for example the vacuum pump for can be the brake booster of the vehicle. In the The setpoint and actual value determined is entered into the controller  and the current-pressure Converter controlled by a control current from the controller. The Vacuum pump generates when opening the connection to the pneu matic control element in the converter a signal pressure that the Diaphragm in the pneumatic actuator against the force of the Return spring sucks in and the control lever of the injection pump, the throttle valve and the like in the sense of the predetermined target adjusting the value. To just the curtailment process To optimize the timing, the one-sided printing hit the membrane on its side facing away from the signal pressure be connected to the atmosphere. To curtail the Transducers placed on atmosphere so that the membrane on both sides the same pressure conditions prevail and the return spring the membrane without any significant counter forces in its output position can withdraw.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vor­ gesehen, daß der vom Stelldruck beaufschlagte Raum des pneu­ matischen Stellgliedes über ein Sicherheitsventil mit der Atmosphäre verbunden ist. Auch beim Öffnen dieses Sicherheits­ ventiles, das zweckmäßig separat vom Regler angesteuert wer­ den kann, öffnet der Druckraum zur Atmosphäre, so daß die Membran widerstandslos gegen jegliche Verstellung durch den Hebel der Einspritzpumpe, der Drosselklappe oder dgl. ist.According to a particular embodiment of the invention is before seen that the pneu matic actuator via a safety valve with the Atmosphere. Even when opening this security valves that are appropriately controlled separately from the controller the pressure chamber opens to the atmosphere, so that the Membrane resistant to any adjustment by the Lever of the injection pump, the throttle valve or the like.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be­ schreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Ver­ bindung mit der Zeichnung.Further advantages, features and possible applications of the present invention result from the following Be description of a preferred embodiment in Ver binding with the drawing.

Die einzige Figur zeigt das mit einem Sollwertgeber 1 zusam­ menwirkende Gaspedal 2 des Fahrzeuges, das schwenkbar mit dem Sollwertgeber 1 verbunden ist. In diesem ist eine Rückstell­ feder 3 für das Gaspedal 2 vorgesehen. Entsprechend der Stel­ lung des Gaspedales 2 wird im Sollwertgeber 1 ein Sollwert SW ausgewiesen, der über eine elektrische Leitung 4 einem Regler 5 übermittelt wird.The single figure shows the accelerator pedal 2 of the vehicle interacting with a setpoint generator 1 , which is pivotally connected to the setpoint generator 1 . In this a return spring 3 is provided for the accelerator pedal 2 . Corresponding to the position of the accelerator pedal 2 , a setpoint SW is shown in the setpoint generator 1 , which is transmitted to a controller 5 via an electrical line 4 .

Der Einspritzpumpe 6 des Fahrzeuges ist eine Istwert-Erfas­ sungseinrichtung 7 zugeordnet, die die Stellung des an der Einspritzpumpe 6 angeordneten Regelhebels 8 und damit den Istwert IW über eine Leitung 9 an den Regler 5 übermittelt.The injection pump 6 of the vehicle is assigned an actual value acquisition device 7 which transmits the position of the control lever 8 arranged on the injection pump 6 and thus the actual value IW via a line 9 to the controller 5 .

Zum Betätigen des Regelhebels 8 ist ein pneumatisches Stell­ element 10 vorgesehen, das in seinem aus Kunststoff bestehen­ den Gehäuse 11 eine Siliconmembran 12 einspannt, die im Be­ reich ihrer Mitte mit einem Ende einer Regelstange 13 ver­ bunden ist, deren anderes Ende am Regelhebel 8 angelenkt ist. Auf der der Regelstange 13 abgewandten Seite des Regelhebels 8 greift eine als Zugfeder ausgebildete Rückstellfeder 14 an. Durch die Membran 12 ist das Gehäuse 11 in zwei Druckräume 11 a und 11 b unterteilt, der Druckraum 11 b ist mittels eines Durchlasses 15 ständig mit der umgebenden Atmosphäre ver­ bunden. Vom Druckraum 11 a führt eine Druckleitung 16 zu einem Strom-Druck-Wandler 17 (I/P-Wandler), der einerseits über eine Leitung 18 mit der Unterdruckpumpe 19 für den Bremskraft­ verstärker des Fahrzeuges und andererseits über eine Leitung 20 mit der Atmosphäre verbindbar ist.To operate the control lever 8 , a pneumatic actuating element 10 is provided, which in its plastic, the housing 11 clamps a silicone membrane 12 , which is rich in its center with one end of a control rod 13 , the other end of which is articulated on the control lever 8 is. On the side of the control lever 8 facing away from the control rod 13 , a return spring 14 designed as a tension spring engages. Through the membrane 12 , the housing 11 is divided into two pressure chambers 11 a and 11 b , the pressure chamber 11 b is constantly connected to the surrounding atmosphere by means of a passage 15 . From the pressure chamber 11 a leads a pressure line 16 to a current-pressure converter 17 (I / P converter), which can be connected on the one hand via a line 18 to the vacuum pump 19 for the brake booster of the vehicle and on the other hand via a line 20 to the atmosphere is.

Stellt der Regler 5 einen Unterschied zwischen den zuge­ führten Soll- und Istwerten beim Aufregeln fest, so initiiert er über eine Leitung 21 mittels eines Stellstromes den I/P- Wandler, der die elektrische Eingangsgröße in eine pneuma­ tische Ausgangsgröße im Sinne eines Stelldruckes für das pneumatische Stellelement 10 umsetzt, indem die Verbindung von der Unterdruckpumpe 19 zur Druckleitung 16 geöffnet und damit die im Membran 12 in den Druckraum 11 a bewegt wird, so daß sie den Regelhebel 13 entgegen dem Uhrzeigersinn und entgegen der Kraft der Rückstellfeder 14 verschwenkt. Bei diesem Vorgang kann Luft durch den Durchlaß 15 in den Druck­ raum 11 b ohne nennenswerten Strömungswiderstand einströmen. Beim Abregeln initiiert der anliegende Stellstrom den I/P- Wandler 17 derart, daß die Druckleitung 16 über die Leitung 20 mit der Atmosphäre verbunden wird, so daß in beiden Druck­ räumen 11 a und 11 b gleiche Druckbedingungen herrschen und die Rückstellfeder 14 die Regelstange 13 und damit den Regel­ hebel 8 der Einspritzpumpe 6 ohne nennenswerte Gegenkräfte in die Leerlaufstellung überführen kann.If the controller 5 detects a difference between the supplied setpoints and actual values when regulating, it initiates the I / P converter via a line 21 by means of a control current, which converts the electrical input variable into a pneumatic output variable in the sense of a control pressure for the pneumatic actuator 10 implements by opening the connection from the vacuum pump 19 to the pressure line 16 and thus the membrane 12 in the pressure chamber 11 a , so that it pivots the control lever 13 counterclockwise and against the force of the return spring 14 . In this process, air can flow through the passage 15 into the pressure chamber 11 b without any appreciable flow resistance. When regulating, the applied control current initiates the I / P converter 17 in such a way that the pressure line 16 is connected to the atmosphere via the line 20 , so that in both pressure spaces 11 a and 11 b the same pressure conditions prevail and the return spring 14 the control rod 13 and thus the control lever 8 of the injection pump 6 can be brought into the idle position without any significant counterforce.

Zusätzlich ist mit dem Druckraum 11 a ein über den Regler 5 und eine weitere Leitung 22 betätigbares Sicherheitsventil 23 verbunden, das in seinem geöffneten Zustand den Druckraum 11 a an Atmosphärendruck legt. Das Sicherheitsventil 23 wird beispielsweise dann aktiviert, wenn der Ist-Wert größer ist als der Sollwert, eine derartige Sicherheitsverschaltung er­ möglichen im Sollwertgeber 1 und in der Istwert-Erfassungs­ einrichtung 7 angeordnete Sicherheitskontakte SK, daneben wird das Sicherheitsventil 23 aktiviert.In addition actuated safety valve 23 is connected to the pressure chamber 11 a via a controller 5 and a further line 22, which defines a in its open condition the pressure chamber 11 at atmospheric pressure. The safety valve 23 is activated, for example, when the actual value is greater than the setpoint, such a safety interconnection he possible in the setpoint generator 1 and in the actual value detection device 7 arranged safety contacts SK , in addition, the safety valve 23 is activated.

Claims (7)

1. Lastregeleinrichtung für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungs­ kraftmaschinen, mit einem vom Fahrzeugführer betätigbaren ersten Stellglied und einem den Betriebszustand der Ma­ schine beeinflussenden zweiten Stellglied, wobei dem ersten Stellglied ein Sollwertgeber zugeordnet ist, der über einen Regler auf das eine Istwert-Erfassungseinrichtung aufwei­ sende zweite Stellglied einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Stell­ glied als pneumatisch wirkendes Stellglied (10) ausgebil­ det ist und der Sollwertgeber (1) den Regler (5) und der Regler (5) einen in Verbindung mit einer Druckversorgungs­ einheit (19) stehenden Strom-Druck-Wandler (17) elektrisch ansteuert, der über eine Druckleitung (16) mit dem pneu­ matischen Stellglied (10) verbunden ist.1. Load control device for motor vehicles with internal combustion engines, with a first actuator which can be actuated by the vehicle driver and a second actuator which influences the operating state of the machine, the first actuator being assigned a setpoint generator which, via a controller, sends a second actuator to an actual value detection device acts, characterized in that the second actuator is designed as a pneumatically acting actuator ( 10 ) and the setpoint generator ( 1 ) the controller ( 5 ) and the controller ( 5 ) a current in connection with a pressure supply unit ( 19 ) Pressure converter ( 17 ) electrically controlled, which is connected via a pressure line ( 16 ) to the pneumatic actuator ( 10 ). 2. Lastregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das pneumatische Stellglied (10) ein einseitig vom Stelldruck beaufschlagtes Stellelement (12) aufweist, mit mindestens einer gegen den Stelldruck auf das Stell­ element (12) einwirkenden Rückstellfeder (14), wobei die durch den Stelldruck auf die wirksam beaufschlagbare Flä­ che des Stellelementes (12) aufbringbare Maximalkraft geringfügig größer ist als die maximale Rückstellkraft der Rückstellfeder (14).2. Load control device according to claim 1, characterized in that the pneumatic actuator ( 10 ) has an actuating element acted upon on one side by the actuating pressure ( 12 ), with at least one against the actuating pressure on the actuating element ( 12 ) acting return spring ( 14 ), the the maximum force that can be applied by the signal pressure to the effective surface of the control element ( 12 ) is slightly greater than the maximum return force of the return spring ( 14 ). 3. Lastregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das pneumatische Stellglied (10) eine Membran (12) umfaßt, die über ein Gestänge (13) in Wirk­ verbindung mit einem den Betriebszustand der Maschine be­ einflußbaren Element, insbesondere dem Regelhebel (8) einer Einspritzpumpe (6), der Drosselklappe und dgl. steht.3. Load control device according to claim 1 or 2, characterized in that the pneumatic actuator ( 10 ) comprises a membrane ( 12 ), the connection via a linkage ( 13 ) in operative connection with an operating state of the machine be influenceable element, in particular the control lever ( 8 ) an injection pump ( 6 ), the throttle valve and the like. 4. Lastregeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die einseitig druckbeaufschlagbare Membran (12) auf ihrer dem Stelldruck abgewandten Seite mit der Atmos­ phäre verbunden ist.4. Load control device according to claim 3, characterized in that the one-sided pressurizable membrane ( 12 ) on its side facing away from the signal pressure is connected to the atmosphere. 5. Lastregeleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rückstellfeder (14) an dem Regel­ hebel (8) der Einspritzpumpe (6), der Drosselklappe und dgl. angreift.5. Load control device according to claim 3 or 4, characterized in that the return spring ( 14 ) on the control lever ( 8 ) of the injection pump ( 6 ), the throttle valve and the like. 6. Lastregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Stelldruck beauf­ schlagbare Raum des pneumatischen Stellglieds (10) über ein Sicherheitsventil (23) mit der Atmosphäre verbindbar ist.6. Load control device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the space of the pneumatic actuator ( 10 ) which can be impacted by the control pressure can be connected to the atmosphere via a safety valve ( 23 ). 7. Lastregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom-Druck-Wandler (17) mit der Unterdruckpumpe (19) für den Bremskraftverstärker des Fahrzeuges verbunden ist.7. Load control device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the current-pressure converter ( 17 ) is connected to the vacuum pump ( 19 ) for the brake booster of the vehicle.
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